利用光度立体成像法,重建签名笔迹立体形态样本集,基于样本图灰度数据进行量化分析,提出区域灰度差异度D和相邻区域灰度均值变化趋势V'两个特征指标,研究签名笔迹立体形态图灰度指标与签名者书写特征的相关性。实验中共采集5名志愿者1000枚签名共计2600个单字样本集,500枚临摹签名共计1300个单字样本集,在Lib-SVM分类器的基础上利用Canny算子提取边缘特征,通过膨胀腐蚀处理进行特征区域定位,并使用局部二值模式(LBP)算子提取特征区域纹理信息作为分类的特征向量。实验结果表明,经过图像处理后的特征区域二分类模型,可以有效区分真实和临摹签名笔迹的立体形态图,相比特征区域未处理的样本有较高的准确率,由此证明人工智能结合立体成像检测签名笔迹立体形态的方法具有科学性和可行性,能为签名笔迹鉴定提供技术支持。

受激光测距机作用距离和脉冲频率等的限制,主动测距方法无法在高空斜视远距离大区域成像模式中得以应用。针对该问题,提出了一种对同一目标区域进行多次立体成像测量的定位算法。利用机载定位系统测出平台位置、姿态信息,以及相机框架轴角信息,建立目标区域地理坐标与图像像素点间的映射关系,利用地球椭球模型求解目标初始地理信息,应用卡尔曼滤波器对数据进行自回归预测,采用蒙特卡罗法仿真分析误差对定位精度的影响。结果表明,立体成像40次后目标的定位精度优于20 m,立体成像180次后目标的定位精度优于10 m。采用飞行实验数据验证了该目标定位算法的有效性,在飞行高度为9800 m、倾斜角为78°时,立体成像40次后目标的定位精度优于35 m,可满足工程应用需求。

为了实现从不同角度同时拍摄同一眼底视网膜区域的图像, 使采用双目立体视觉法进行眼底三维重建成为可能, 设计了一种免散瞳立体成像眼底相机光学系统。该光学系统由成像系统和照明系统两部分组成, 在成像系统中, 使用Gullstrand-Le Grand眼模型来模拟正常人眼, 运用体视显微镜成像原理进行分光设计; 在照明系统中, 通过设置黑点板的方式消除网膜物镜产生的杂散光, 并加入环形光阑以避免角膜反射光的产生。设计结果表明, 本立体成像眼底相机光学系统截止频率在95 lp/mm处各视场的MTF值均大于0.2, 成像系统畸变小于-3%, 场曲值小于0.1 mm, 色差矫正良好, 并且具有较强的调焦能力, 能对-10~+5 m-1的人眼清晰成像。

建立了一种基于同步辐射X射线的立体成像系统用于上海光源成像线站(BL13W)。该系统使用两个弯曲毛细管将同步辐射光引出并分为交叉的两束光，实验样品置于两束X射线交叉的位置，在其后一定距离处用成像探测器记录样品的两个投影。根据视差方程和相应算法计算出样品各组分的深度信息，得到样品的伪三维图像。与X射线计算机断层扫描技术相比，该方法成像的时间分辨率大大提升甚至接近单次曝光的时间，可以进行实时成像，并降低了样品受辐射的剂量。选用老鼠肝脏毛细血管的投影图像进行数值模拟，得到了理想的模拟效果。选取螺旋形金属丝在搭建的实验平台上进行立体成像，得到了初步的实验结果。螺旋形金属丝的立体信息可以清楚辨认。

针对民用低成本立体成像的应用需求, 设计了一种轻小型立体成像相机光学系统, 旨在于在250 km轨道高度地面实现像元分辨率为50 m的立体成像, 该光学系统在焦面探测器配合下, 既可实现立体成像, 又可实现大画幅面阵成像。该系统焦距f′=32 mm, 视场角2ω=66°, 相对孔径D/f′=1: 6.8, 工作谱段450~750 nm。光学系统设计中, 采用反远距系统与消色差显微物镜两种光学结构组合的形式, 最终全视场光学传递设计值优于0.49@78 lp/mm, 几何畸变小于0.1%, 边缘视场与中心视场照度比0.83, 边缘视场与主光线入射角小于15°。光学系统采用精密定心装配, 并对成像质量进行了检测, 装调后相机光学系统传递函数的测试值均优于0.4@80 lp/mm, 满足实验室静态传递函数优于0.2的指标。该光学系统在成像幅宽、几何畸变数值等方面的指标均优于国内外典型立体相机。

针对压缩传输对立体视频降质损伤的影响，进行大量主观实验获取评价数据，设计了一套合理的数据处理方法，并对处理后的实验结果进行了分析探究。该处理方法主要包括淘汰异常者、剔除异常值和均值化处理3 个步骤。实验结果表明，所述方法处理数据的能力明显优于传统的格鲁布斯检验法。利用上述实验数据处理方法，分析经H.264 压缩算法处理的立体视频实验数据，得出结论：量化参数(QP)的大小影响立体视频质量损伤度大小；参考视点携带的信息更占据主导地位；高分辨率视频有助于降质补偿；女性接纳视觉损伤的能力高于男性。探究所得结论为立体视频通信技术的优化提供技术支持。

提出了一种基于全景环形透镜（PAL）的全景环带立体成像系统的立体信息提取方法。该成像系统由两组共轴PAL单元构成，其成像圆为两内外相接的圆环，能够实时提取360°水平视场角物体的立体信息。基于该系统的成像原理，针对非单视点成像系统特点建立相机模型对系统进行标定，并验证了标定结果。将尺度不变特征变换（SIFT）算法应用到对应点匹配上，充分利用本系统的共线约束来提高匹配的速度和准确度。应用三角测量原理从捕获的图像中提取有效深度信息。进行立体信息提取实验，给出了结果和误差分析。该系统能有效获取场景深度信息，3 m距离范围误差率在±5.2%内,证明了该系统的可行性。

随着小卫星功能需求不断提升, 小卫星同轨立体成像技术成为学者研究的焦点。针对某小卫星单线阵 CCD相机同轨立体成像期间的姿态控制半物理仿真展开研究。分析得出小卫星同轨立体成像过程中的姿态运行规律, 对同轨立体成像的姿态控制算法进行设计, 利用相似原理和姿态运行规律设计半物理仿真环境。基于高精度单轴气浮转台和星上部件建立小卫星立体成像姿态控制半物理仿真平台。利用该平台进行了同轨立体成像相关的姿态控制半物理实验。实验结果表明该小卫星立体成像过程中俯仰轴机动 52°, 用时 67 s完成, 且达到三轴稳定状态。姿态控制指向精度优于 0.05°, 稳定度优于 0.005 °/s。表明设计的小卫星姿控方案可以完成单线阵 CCD的同轨立体成像。

设计并实现了一种基于广角相机和平面镜的单目多视点立体图像摄像系统，给出了硬件装置的设计指标和优化方法；同时，在研究了硬件系统的标定方法基础上，实现了其在三维测距方面的应用。多枚平面镜构成的对称斗型腔体被放置在广角相机前面，物体光线经过不同平面镜反射后，投影到相机图像平面的不同区域，在相机投影平面上生成物体多个影像，形成单目多视点投影图像。该类图像等价于视点不同的多幅图像，可以使用多视点立体视觉算法实现三维测量。